石范鋒

高職院校實驗機房建設創(chuàng)新研究

石范鋒

高職院校為培養(yǎng)適應行業(yè)需求的高素質(zhì)技能型專門人才，更加注重專業(yè)課程的實踐教學環(huán)節(jié)和教學效果。針對傳統(tǒng)實驗機房在使用過程中遇到的問題，提出了基于虛擬化技術的實驗機房建設方案，為職業(yè)院校實驗室建設提供了變革性的新思路。

實驗室；虛擬化技術；實驗教學

隨著國家推動國家級、省級骨干高職院校的建設，職業(yè)教育的資金投入進一步加大。高等職業(yè)院學為了培養(yǎng)滿足行業(yè)實際需求的技能型人才，每年用于實驗室建設的經(jīng)費也在不斷提升。每年用于實驗室建設的資金中涉及計算機采購的建設項目都要占至半壁江山，這就需要我們進一步推動實驗機房建設的創(chuàng)新研究。

一、高職院校實驗機房建設現(xiàn)狀

每年實驗用計算機的更新速度加快，造成了學校辦學成本的大幅上升，同時也給實驗室管理帶來了更大的壓力。［1］一方面，工科類學校的專業(yè)實驗室和教學仿真實訓室大部分都涉及計算機的應用，學校一般都通過加大機房投入來滿足實驗室對計算機數(shù)量的需求；另一方面，公共計算機實驗室使用密度及負荷異常繁重，不僅要完成常規(guī)的計算機基礎教學，還要承擔計算機應用相關的任務，為院系師生提供基礎教學、等級考試、技能鑒定等相關服務，每年承擔著繁重的教學實踐任務。［2］

實驗機房的維護和管理非常復雜，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.計算機性能趕不上軟件更新速度。隨著教學軟件版本的不斷更新，現(xiàn)有的計算機很難適應新的軟件或操作系統(tǒng)的更新速度，經(jīng)常是實驗室使用的計算機用不了幾年就會由于應用軟件無法安裝而需要更新。［3］

2.實驗環(huán)境安裝維護更新困難。為了適應教學需求，實驗管理人員需要經(jīng)常對用到的仿真軟件、教學應用軟件等不斷的升級更新，有時還會部署多個操作系統(tǒng)。盡管目前可以通過網(wǎng)絡對傳完成該項工作，但樣機的安裝和實驗環(huán)境的切換同樣帶來很大的工作量。［4］

3.為了確保系統(tǒng)安全而影響教學實施。高職院校很多專業(yè)課程都進行理實一體化教學，學生使用實驗室的密度和負荷都很高。為了方便實驗室的日常維護，一般PC都帶有還原卡，同時為了減少計算機病毒傳播的途徑更是禁用了USB接口。這樣的實驗室維護方式就嚴重影響了學生上機作業(yè)的保存和教學任務的分段實施。但是如果為了滿足教師和學生文件存儲的需求，開放使用U盤或部分硬盤分區(qū)，又將造成病毒迅速通過磁盤傳播與蔓延，這又加大了實驗室管理的難度。

4.總體運行維護成本高。由于終端使用導致的硬件損壞，頻繁更換，而隨著年限的增加，實驗室用到的PC如果每3-4年都更新一次，總體PC投入成本每年居高不下。

針對傳統(tǒng)實驗機房建設中暴露的種種問題，虛擬化技術越來越多地被運用到建設方案中。該方案相比傳統(tǒng)的實驗室建設方案而言更能適應職業(yè)教育信息化建設發(fā)展的需要，并且可以進一步構建基于云數(shù)據(jù)中心的教學實驗室環(huán)境。我校采用桌面虛擬化技術新建的多媒體教室就很好地解決了計算機難以維護的現(xiàn)狀。

二、虛擬化技術的應用價值

根據(jù)當前教育信息化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，虛擬化技術在實驗機房建設中具有重要的應用價值，主要體現(xiàn)在：

（一）資源的優(yōu)化整合

可以將分散的軟硬件資源進行整合，達到資源的標準統(tǒng)一、管理統(tǒng)一、維護統(tǒng)一，使得各項資源互聯(lián)互通。然后通過服務器虛擬化技術，將多個工作負荷整合至一臺服務器上，實現(xiàn)更高的資源利用率；提高系統(tǒng)可靠性，從而維持業(yè)務持續(xù)性；通過實時遷移功能，資源調(diào)配工具可以將運行中的虛擬機在線遷移至擁有更多資源的其他服務器上，從而匹配工作負載，實現(xiàn)業(yè)務和資源最優(yōu)化。

（二）降低使用成本

服務器利用率的提高必然降低服務器的數(shù)量，服務器采購費用、占地空間、電力供應、散熱制冷和維護等成本也因此顯著下降。服務器虛擬化技術提高了服務器穩(wěn)定性，使得服務器的后期維護成本也大大降低。統(tǒng)一基礎架構、統(tǒng)一管理平臺、統(tǒng)一流程管理，也大幅度降低了基礎架構的維護成本和難度。

（三）提供了新的功能運行模式

實驗室信息化對服務器主要有以下三個方面的功能需求：傳統(tǒng)的Internet服務，如電子郵件、門戶網(wǎng)站與管理信息系統(tǒng)等需求；與教學有關的教學、課程管理與教學資源管理方面的數(shù)字化教學應用需求以及科學計算方面的需求。對于傳統(tǒng)網(wǎng)站服務和數(shù)字化教學應用需求，可通過服務器虛擬化、應用虛擬化的方式解決。我們借助現(xiàn)有的實驗室硬件設備，通過服務器虛擬化和應用虛擬化的實施，更為有效的整合現(xiàn)有資源，同時也更好的提高了響應性和靈活性。

（四）提供新的資源服務方式

通過多層次的自助服務門戶為資源的使用者提供資源及應用服務，同時可以通過該自助服務門戶對用戶、資源、策略等進行統(tǒng)一管理。

三、基于虛擬化技術的實驗機房建設

（一）虛擬化架構方案

為了充分利用原有實驗室條件，可以把現(xiàn)有的實驗用計算機作為瘦客戶機?？紤]到學校未來教育云平臺的建設，將會有更多的應用部分，用戶可以將虛擬化設計方案采用大型的網(wǎng)絡服務器，以滿足現(xiàn)有虛擬桌面及以后陸續(xù)增加的系統(tǒng)需求。

對于一個實驗機房建設方案可設計采用6個LUN分別承載50個虛擬桌面和支撐服務器組件，其中5個1TLUN承載虛擬桌面虛擬機，1個LUN用于承載虛擬機模板，平衡服務器和磁盤I/O性能。虛擬機和共享存儲采用現(xiàn)有NetAPP FAS2040 iscsi存儲，組成IP SAN架構。服務器組件需要使用64位操作系統(tǒng)，使用Windows 2003 R2 SP2 x64或Windows 2008 R2 x64操作系統(tǒng)平臺。

同時利用現(xiàn)在的備份軟件，若需要利用VMware 的vStorage備份接口，需要備份軟件版本支持。系統(tǒng)以C/S架構為主，業(yè)務數(shù)據(jù)主要保存在業(yè)務服務器或文件服務器上，虛擬桌面不存放用戶數(shù)據(jù)。虛擬桌面客戶端設備采用目前實驗室現(xiàn)有的PC，通過安裝vmware view client可訪問虛擬桌面，部分用戶需要使用串口或并口打印時，可通過使用RDP協(xié)議連接虛擬桌面，或借用第三方轉換線，轉化為USB接口，可實現(xiàn)正常打印。

（二）實施網(wǎng)絡虛擬化教學模式

網(wǎng)絡教學的許多環(huán)節(jié)、過程和活動都可以通過云計算服務來實現(xiàn)，這種新型的運行模式是高校開展網(wǎng)絡教學、推動教育信息化發(fā)展的新選擇。我們可以在虛擬化平臺基礎上開發(fā)一種實驗室教學管理系統(tǒng)，為工科技術的實驗教學提供一種變革性的新思路。通過虛擬實驗平臺可大幅度降低實驗室管理難度、教師授課難度和工作量，提高學生的學習效果，提高實驗室的安全性。

虛擬化技術作為云計算機的核心技術，在高職院校實驗室建設中的應用，不僅可以減少資金在教學過程中的投資，充分利用好現(xiàn)有設備，緩解實驗設備不足的問題，同時也可為教育私有云平臺的建設提供技術保證。

項目名稱：中央財政支持的職業(yè)教育實訓基地建設項目（蘇教財〔2012〕177號）

［1］宋蕾.虛擬技術在高校計算機機房實驗室中的應用［J］.實驗室研究與探索，2013（6）：274-278.

［2］阮建華.桌面虛擬技術在高校實驗機房中的應用［J］.福建商業(yè)高等?？茖W校學報，2012（4）：101-108.

［3］任軍，社賈磊.桌面虛擬化在高校實訓機房應用探討［J］.計算機光盤軟件與應用，2012（4）：41-43.

［4］任星，李青榮.基于VMware vSphere虛擬化資源管理平臺研究［J］.計算機應用與軟件，2012（5）：219-223.

責任編輯：郭一鶴

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1671-6531（2015）23-0152-02

石范鋒/揚州工業(yè)職業(yè)技術學院教務處講師，碩士（江蘇揚州225127）。